Open3D-GUI系列教程(七)打包应用程序

Open3D-GUI 应用程序打包

前面几篇讲解了从创建一个窗口,回调函数,再到选取顶点,显示法线。这都是在python环境中运行的,为了在其他环境下也能正常使用,需要将其打包成exe文件。

版本:0.14.1

文章目录

  • Open3D-GUI 应用程序打包
    • 1. pyinstaller直接打包(浅尝一下)
      • 错误1【INTEL MKL ERROR】
      • 错误2【Open3D Error】
        • 1.1 pyinstaller 运行时信息
        • 1.2 设置资源路径
        • 1.3 其他更改
    • 2. 正确的打包姿势
    • 3. 其他错误
    • 完整代码

1. pyinstaller直接打包(浅尝一下)

项目结构:

app
├── model
│ └── bunny.obj
└── myApp.py

pyinstaller -w ./myApp.py

直接对myApp.py打包,尝试运行可能会出现以下问题:

错误1【INTEL MKL ERROR】

在这里插入图片描述

解决方法:把mkl_intel_thread.1.dll直接复制到exe的目录中,不知道位置的话建议直接Everything搜索

错误2【Open3D Error】

Open3D-GUI系列教程(七)打包应用程序_第1张图片

可以看到错误是由于找不到resource目录引起的。

这个问题发生在初始化过程中,即gui.Application.instance.initialize(),这个函数是重载的

initialize(*args, **kwargs)

  1. initialize(self) -> None

    初始化应用,使用默认的资源文件(包含在轮子里)

  2. initialize(self, str) -> None

    使用str给出的资源文件路径来初始化应用。

在之前的代码中,使用的一直是默认资源文件,这在python的运行环境中是没问题的,但是打包之后,程序不在python环境中运行,所以默认的资源文件路径失效,导致无法找到资源文件,即上述错误。

1.1 pyinstaller 运行时信息

打包的代码运行在捆绑包(bundle)中,我们可以使用下面的方法来检测代码是否运行在bundle(“frozen”)中:

import sys
if getattr(sys, 'frozen', False) and hasattr(sys, '_MEIPASS'):
    print('running in a PyInstaller bundle')
else:
    print('running in a normal Python process')

当bundle应用程序启动时,引导加载器(bootloader)设置sys.frozen属性,并将bundle文件夹的绝对路径存储在**sys._MEIPASS**中.

  • 对于单文件夹(one-folder),存储的是文件夹的路径
  • 对于单文件(one-file),存储的时bootloader创建的临时文件夹路径。
1.2 设置资源路径

对于要打包的文件,我们需要使用显示的给出资源文件路径,使用上面提到的方法可以兼顾bundle的运行和python环境的运行。

if __name__ == "__main__":
    
    if getattr(sys, 'forzen',False) and hasattr(sys,'_MEIPASS'):
        print("Run in Pyinstaller!")
        print(sys._MEIPASS)
        base_path = sys._MEIPASS
        resource_path = os.path.abspath(os.path.join(base_path,'resources'))   
    else:
        print("Run in python process!")
        resource_path = 'resources'
        resource_path = os.path.abspath(resource_path)

    print("Resources:",resource_path)
    
    app = App(resource_path)
    app.run()

相应的对App的__init__进行修改,

class App:
    # ...
    def __init__(self, resource_path):
        gui.Application.instance.initialize(resource_path)	#用指定资源进行初始化
        
        #...

默认的资源文件可以在轮子里找到,例如

C:\Users\xxx\anaconda3\envs\open3d_014\Lib\site-packages\open3d

将该目录下的resources目录复制到项目中。

1.3 其他更改

在文件拾取器中,我们设置了拾取器的初始路径,但这个路径在bundle里一般是错误的,所以要更改对应的代码,即:

def _menu_open(self):
    # ...
    
    # 初始路径 /model
    if getattr(sys, 'frozen', False) and hasattr(sys,'_MEIPASS'):
		file_picker.set_path(os.path.join(sys._MEIPASS,'model'))
	else:
        file_picker.set_path('./model')
    
    # ...

2. 正确的打包姿势

因为要添加资源文件和数据,我们使用spec进行打包。

项目结构
app
├── Geometry.ico
├── mkl_intel_thread.1.dll
├── model
│ └── bunny.obj
├── myApp.py
└── resources
│ ├── brightday_ibl.ktx
│ ├── brightday_skybox.ktx
│ ├── colorMap.filamat
│ ├── crossroads_ibl.ktx
│ ├── crossroads_skybox.ktx
│ ├── defaultGradient.png
│ ├── defaultLit.filamat
│ ├── defaultLitSSR.filamat
│ ├── defaultLitTransparency.filamat
│ ├── defaultTexture.png
│ ├── defaultUnlit.filamat
│ ├── defaultUnlitTransparency.filamat
│ ├── default_ibl.ktx
│ ├── default_skybox.ktx
│ ├── depth.filamat
│ ├── depth_value.filamat
│ ├── hall_ibl.ktx
│ ├── hall_skybox.ktx
│ ├── html
│ ├── img_blit.filamat
│ ├── infiniteGroundPlane.filamat
│ ├── konzerthaus_ibl.ktx
│ ├── konzerthaus_skybox.ktx
│ ├── nightlights_ibl.ktx
│ ├── nightlights_skybox.ktx
│ ├── normals.filamat
│ ├── park2_ibl.ktx
│ ├── park2_skybox.ktx
│ ├── park_ibl.ktx
│ ├── park_skybox.ktx
│ ├── pillars_ibl.ktx
│ ├── pillars_skybox.ktx
│ ├── pointcloud.filamat
│ ├── Roboto-Bold.ttf
│ ├── Roboto-BoldItalic.ttf
│ ├── Roboto-License.txt
│ ├── Roboto-Medium.ttf
│ ├── Roboto-MediumItalic.ttf
│ ├── RobotoMono-Medium.ttf
│ ├── streetlamp_ibl.ktx
│ ├── streetlamp_skybox.ktx
│ ├── ui_blit.filamat
│ ├── unlitBackground.filamat
│ ├── unlitGradient.filamat
│ ├── unlitLine.filamat
│ ├── unlitPolygonOffset.filamat
│ └── unlitSolidColor.filamat


  1. 创建spec文件

    pyi-makespec ./myApp.py
    
  2. 在myApp.spec中添加资源文件,图标等,为了防止错误1,这里也把mkl_intel_thread.1.dll添加进去。

    • 在datas中添加数据文件
    • 在EXE中添加图标(icon = “Geometry.ico”)
    # -*- mode: python ; coding: utf-8 -*-
    
    block_cipher = None
    
    a = Analysis(['myApp.py'],
                 pathex=[],
                 binaries=[],
                 datas=[
                     ('resources','resources'),
                     ('model','model'),
                     ('mkl_intel_thread.1.dll','.')
                 ],
                 hiddenimports=[],
                 hookspath=[],
                 hooksconfig={},
                 runtime_hooks=[],
                 excludes=[],
                 win_no_prefer_redirects=False,
                 win_private_assemblies=False,
                 cipher=block_cipher,
                 noarchive=False)
    pyz = PYZ(a.pure, a.zipped_data,
                 cipher=block_cipher)
    
    exe = EXE(pyz,
              a.scripts, 
              [],
              exclude_binaries=True,
              name='myApp',
              debug=False,
              bootloader_ignore_signals=False,
              strip=False,
              upx=True,
              console=True,
              disable_windowed_traceback=False,
              target_arch=None,
              codesign_identity=None,
              entitlements_file=None,
              icon='Geometry.ico',
              )
    coll = COLLECT(exe,
                   a.binaries,
                   a.zipfiles,
                   a.datas, 
                   strip=False,
                   upx=True,
                   upx_exclude=[],
                   name='myApp')
    
  3. 打包

    pyinstaller .\myApp.spec
    
  4. 至此,打包的程序应该和python环境中运行结果一致。
    Open3D-GUI系列教程(七)打包应用程序_第2张图片

3. 其他错误

还可能出现一些其它问题,可以打开cmd,将exe拖入cmd运行防止闪退,然后根据错误信息改bug即可。

完整代码

import open3d as o3d
import open3d.visualization.gui as gui
import open3d.visualization.rendering as rendering
import numpy as np
import copy
import sys
import os

def normals_lineset(pcd, normal_scale = 0.005, color = [1,0,0]):
    line_set = o3d.geometry.LineSet()
    start = np.asarray(pcd.points)
    end = np.asarray(pcd.points)+(np.asarray(pcd.normals) * normal_scale)
    points = np.concatenate((start,end))
    line_set.points = o3d.utility.Vector3dVector(points)
    size = len(start)
    line_set.lines = o3d.utility.Vector2iVector(np.asarray([[i,i+size] for i in range(0,size)]))
    line_set.paint_uniform_color(color)
    return line_set

SCRIPT_DIR = os.path.dirname(os.path.realpath(__file__))

class App:

    MENU_OPEN = 1

    MENU_SHOW = 5

    MENU_QUIT = 20
    MENU_ABOUT = 21

    show = True

    _picked_indicates = []
    _picked_points = []
    _pick_num = 0

    _label3d_list = []

    def __init__(self, resource_path):
        gui.Application.instance.initialize(resource_path)

        self.window = gui.Application.instance.create_window("Pick Points",800,600)
        w = self.window
        em = w.theme.font_size

        # 渲染窗口
        self._scene = gui.SceneWidget()
        self._scene.scene = rendering.Open3DScene(w.renderer)
        self._scene.set_on_mouse(self._on_mouse_widget3d)
        
        self._info = gui.Label("")
        self._info.visible = False

        # 布局回调函数
        w.set_on_layout(self._on_layout)
        w.add_child(self._scene)
        w.add_child(self._info)

        # ---------------Menu----------------
        # 菜单栏是全局的(因为macOS上是全局的)
        # 无论创建多少窗口,菜单栏只创建一次。

        # ----以下只针对Windows的菜单栏创建----
        if gui.Application.instance.menubar is None:
            # 文件菜单栏
            file_menu = gui.Menu()
            file_menu.add_item("Open",App.MENU_OPEN)
            file_menu.add_separator()
            file_menu.add_item("Quit",App.MENU_QUIT)

            # 显示菜单栏
            show_menu = gui.Menu()
            show_menu.add_item("Show Geometry",App.MENU_SHOW)
            show_menu.set_checked(App.MENU_SHOW,True)

            # 帮助菜单栏
            help_menu = gui.Menu()
            help_menu.add_item("About",App.MENU_ABOUT)
            help_menu.set_enabled(App.MENU_ABOUT,False)

            # 菜单栏
            menu = gui.Menu()
            menu.add_menu("File",file_menu)
            menu.add_menu("Show",show_menu)
            menu.add_menu("Help",help_menu)

            gui.Application.instance.menubar = menu
            
            #-----注册菜单栏事件------
            w.set_on_menu_item_activated(App.MENU_OPEN,self._menu_open)
            w.set_on_menu_item_activated(App.MENU_QUIT,self._menu_quit)
            w.set_on_menu_item_activated(App.MENU_SHOW,self._menu_show)

    # 鼠标事件
    def _on_mouse_widget3d(self, event):
        if event.type == gui.MouseEvent.Type.BUTTON_DOWN and event.is_button_down(gui.MouseButton.LEFT) and event.is_modifier_down(gui.KeyModifier.CTRL):

            def depth_callback(depth_image):

                x = event.x - self._scene.frame.x
                y = event.y - self._scene.frame.y

                depth = np.asarray(depth_image)[y, x]

                if depth==1.0:
                    # 远平面(没有几何体)
                    text = ""
                else:
                    world = self._scene.scene.camera.unproject(x, self._scene.frame.height - y, depth, self._scene.frame.width, self._scene.frame.height)

                    text = "({:.3f}, {:.3f}, {:.3f})".format(world[0],world[1],world[2])

                    idx = self._cacl_prefer_indicate(world)
                    true_point = np.asarray(self.pcd.points)[idx]
                    
                    self._pick_num += 1
                    self._picked_indicates.append(idx)
                    self._picked_points.append(true_point)
                    
                    print(f"Pick point #{idx} at ({true_point[0]}, {true_point[1]}, {true_point[2]})")
            
                def draw_point():
                    self._info.text = text
                    self._info.visible = (text != "")
                    self.window.set_needs_layout()

                    if depth != 1.0:
                        label3d = self._scene.add_3d_label(true_point, "#"+str(self._pick_num))
                        self._label3d_list.append(label3d)

                        # 标记球
                        sphere = o3d.geometry.TriangleMesh.create_sphere(0.0025)
                        sphere.paint_uniform_color([1,0,0])
                        sphere.translate(true_point)
                        material = rendering.MaterialRecord()
                        material.shader = 'defaultUnlit'
                        self._scene.scene.add_geometry("sphere"+str(self._pick_num),sphere,material)
                        self._scene.force_redraw()
                
                gui.Application.instance.post_to_main_thread(self.window, draw_point)
            
            self._scene.scene.scene.render_to_depth_image(depth_callback)
            return gui.Widget.EventCallbackResult.HANDLED
        elif event.type == gui.MouseEvent.Type.BUTTON_DOWN and event.is_button_down(gui.MouseButton.RIGHT) and event.is_modifier_down(gui.KeyModifier.CTRL):
            if self._pick_num > 0:
                idx = self._picked_indicates.pop()
                point = self._picked_points.pop()
                
                print(f"Undo pick: #{idx} at ({point[0]}, {point[1]}, {point[2]})")
                
                self._scene.scene.remove_geometry('sphere'+str(self._pick_num))
                self._pick_num -= 1
                self._scene.remove_3d_label(self._label3d_list.pop())
                self._scene.force_redraw()
            else:
                print("Undo no point!")
            return gui.Widget.EventCallbackResult.HANDLED
        return gui.Widget.EventCallbackResult.IGNORED

    def _cacl_prefer_indicate(self, point):
        pcd = copy.deepcopy(self.pcd)
        pcd.points.append(np.asarray(point))

        pcd_tree = o3d.geometry.KDTreeFlann(pcd)
        [k, idx, _]=pcd_tree.search_knn_vector_3d(pcd.points[-1], 2)
        return idx[-1]

    # 打开并显示一个obj模型
    def _menu_open(self):
        # 文件拾取对话框
        file_picker = gui.FileDialog(gui.FileDialog.OPEN,"Select file...",self.window.theme)
        
        # 文件类型过滤
        file_picker.add_filter('.obj', 'obj model')
        file_picker.add_filter('', 'All files')

        if getattr(sys, 'frozen', False) and hasattr(sys,'_MEIPASS'):
            file_picker.set_path(os.path.join(sys._MEIPASS,'model'))
        else:
            file_picker.set_path('./model')

        print("Current workspace",os.getcwd())        

        # 设置对话框按钮回调
        file_picker.set_on_cancel(self._on_cancel)
        file_picker.set_on_done(self._on_done)

        # 显示对话框
        self.window.show_dialog(file_picker)
    
    def _on_cancel(self):
        # 关闭当前对话框
        self.window.close_dialog()

    def _on_done(self, filename): 
        self.window.close_dialog()
        self.load(filename)

    def load(self, file):
        # 读取模型文件
        print("file: ",file)
        mesh = o3d.io.read_triangle_mesh(os.path.realpath(file))
        mesh.compute_vertex_normals()
        # 定义材质
        material = rendering.MaterialRecord()
        material.shader = 'defaultLit'
        
        # 向场景中添加模型
        self._scene.scene.add_geometry('bunny',mesh,material)
        bounds = mesh.get_axis_aligned_bounding_box()
        self._scene.setup_camera(60,bounds,bounds.get_center())
        # self._scene.scene.show_geometry('bunny',False)
        
        self.mesh = mesh

        self.pcd = o3d.geometry.PointCloud()
        self.pcd.points = o3d.utility.Vector3dVector(np.asarray(mesh.vertices))
        self.pcd.normals = o3d.utility.Vector3dVector(np.asarray(mesh.vertex_normals))

        normals = normals_lineset(self.pcd)

        normal_mat = rendering.MaterialRecord()
        normal_mat.shader = 'defaultUnlit'

        self._scene.scene.add_geometry('normal',normals,normal_mat)
        
        # 重绘
        self._scene.force_redraw()

    # 退出应用
    def _menu_quit(self):
        self.window.close()

    # 切换显示模型
    def _menu_show(self):
        self.show = not self.show
        gui.Application.instance.menubar.set_checked(App.MENU_SHOW,self.show)
        self._scene.scene.show_geometry('bunny',self.show)

    def _on_layout(self, layout_context):
        r = self.window.content_rect
        self._scene.frame = r

        pref = self._info.calc_preferred_size(layout_context, gui.Widget.Constraints())
        self._info.frame = gui.Rect(
            r.x, r.get_bottom()-pref.height, pref.width, pref.height)

    def run(self):
        gui.Application.instance.run()


if __name__ == "__main__":

    if getattr(sys, 'frozen', False) and hasattr(sys,'_MEIPASS'):
        print("Run in Pyinstaller!")
        print(sys._MEIPASS)
        base_path = sys._MEIPASS
        resource_path = os.path.abspath(os.path.join(base_path,'resources'))     
    else:
        print("Run in python process!")
        resource_path = 'resources'
        resource_path = os.path.abspath(resource_path)

    print("Resources:",resource_path)

    app = App(resource_path)
    app.run()

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